钢结构设计简单步骤和设计思路

发布日期:[08-12-30 07:25:09] 浏览人次:[]

有沿腹板板切角端部开始的梁翼缘断裂破坏,或从柱翼缘穿透柱腹板的断裂破坏 。
 北岭地震虽然没有使钢框架房屋倒塌,也没有因钢框架节点破坏引起人身伤亡,但使业主和保险公司支付了大量的修复费用。仅就检查费用而言,不需挪动石棉时为每个节点 800-1000美元,需挪动石棉时为每个节点1000-2000美元,对于有石膏抹灰和吊顶的高级住宅,每个节点达2000-5000美元,修复费用更高211。更重要的当然是对过去长期沿 用的节点在抗震中的安全问题提出了疑问,必须认真研究和解决。

2.2 日本贩神地震后对钢框架节点破坏的调查

 阪神地震后,日本建设省建筑研究所成立了地震对策本部,组织了各方面人士多次参加的建筑应急危险度和震害的调查,民间有关团体也开展了各类领域的震害调查,但因钢结构相对于其它结构的震害较少,除新发现了钢柱脆断或柱脚拔起外,钢框架节点的破坏主要表现在扇形切角(scallop)工艺孔部位,但因结构体被内外装修所隐蔽,一般业主、设计或施工人员对此震害调查不太积极,对钢框架系统震害的调查遇到一定困难。仅管如此, 日本学者还是就腹板切角工艺孔方面的问题进行了探索,如日本建筑学会结构连接委员会和钢材俱乐部等单位,专就工艺孔破坏状态等问题作了系统深入的研究。
 日本对于混合连接的研究,早在1978年以后的石油危机中,就曾利用建筑处于低潮机会结合自屏蔽电弧焊的出现和应用,系统地开展过。进入90年代后,随着高层、超 高层和大跨度钢结构建筑的增多,梁柱截面增大,若采用过去的梁悬臂段形式,由于运输 尺寸上的限制,悬臂长度大致不能超过1m;另一方面,由于梁翼缘板厚增大,拼接螺栓增多,结果梁端至最近螺栓的距离只有500mm左右,截面受到很大削弱,对保证梁端塑性 变形很不利。这样,在大型钢结构工程中,现在较多采用梁与柱的混合连接。图1是采用箱形柱时的混合连接示意图梁翼缘与箱形柱隔板直接焊接[7] 。
日本在美国北岭地震前不久,曾对此种连接进行了试验研究,结果表明,梁端翼缘焊 缝处的破坏几乎都是在梁下翼缘从扇形切角工艺孔端开始的,没有看到象在美国试验中和地震中出现的沿焊缝金属及其边缘破坏的情况,通过试验和版神地震观察到的梁端工艺孔 处的裂缝发展情况。
 日本钢材俱乐部研究了扇形切角工艺孔带衬板及底部有焊缝的两种节点试验。
 美、日两国钢框架在地震中的梁柱节点破坏形式是有区别的,北岭地震中的裂缝多向柱段范围扩展,而阪神地震中的裂缝则多向梁段范围发展。对两国节点破坏情况的这种差异与其与构造差异的关系,还有待进一步探讨。

3.节点破坏原因与分析

 北岭地震后,美日两国学者就节点破坏原因,通过现场调查、室内试验和现场检验,进行了结构响应分析、有限元分析、断裂力学分析等,还作了很多补充试验,结合震前研究, 对节点破坏原因提出了一些看法。首先认为节点破坏与加劲板、补强板腹板附加焊缝等的变动,并没有什么直接关系,也并不是仅由设计或施工不良所能说明的,而是应从节点本身存在根本性缺陷方面去找原因。有以下几方面因素,被认为是决定和和影响节点性能而导致了破坏。

3.1 焊缝金属冲击韧性低[3]

 美国北岭地震前,焊缝多采用E70T-4或E70T-7自屏蔽药芯焊条施焊,这种焊条提供的最小抗拉强度480MPa,恰帕冲击韧性无规定,试验室试件和从实际破坏的结构中取出的 连接试件在室温下的试验表明,其冲击韧性往往只有10-15J,这样低的冲击韧性使得连接很易产生脆性破坏,成为引发节点破坏的重要因素。在北岭地震后不久所作的大型验证性试验,对焊缝进行十分仔细的操作,做到了确保焊接质量,排除了焊接操作产生的影响。焊缝采用E70T-4型低韧性焊条,尽管焊接操作的质量很高,连接还是出现了早期破
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